Linux核心中kzalloc函數詳解

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作者：EasyWave                                                                                 時間：2013.02.06

類別：Linux 核心驅動源碼分析                                                      聲明：轉載，請保留連結

注意：如有錯誤，歡迎指正。這些是我學習的日誌文章......

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在我的上一篇博文<基於FT5x06嵌入式Linux電容觸控螢幕驅動>中，我看到了這樣一個核心中的記憶體配置函數kzalloc，所以就詳細瞭解了一下這個函數，也方便以後自己方便查詢，記憶好不如筆記作得好啊。人的記憶力是有限的。還是記錄下來好些。如下代碼：

從上面的函數中可以看出，它最終調用的還是kmalloc函數，對於kmalloc函數這個我們應該不會很陌生。原來kzalloc函數添加了標誌位__GFP_ZERO。

 

kzalloc函數詳細解釋：

#include <linux/slab.h> void *kmalloc(size_t size, int flags);
給 kmalloc 的第一個參數是要分配的塊的大小. 第 2 個參數, 分配標誌, 非常有趣, 因為它以幾個方式控制 kmalloc 的行為.最一般使用的標誌, GFP_KERNEL, 意思是這個分配((內部最終通過調用 __get_free_pages 來進行, 它是 GFP_ 首碼的來源) 代表運行在核心空間的進程而進行的. 換句話說, 這意味著調用函數是代表一個進程在執行一個系統調用. 使用 GFP_KENRL 意味著 kmalloc 能夠使當前進程在少記憶體的情況下睡眠來等待一頁. 一個使用 GFP_KERNEL
來分配記憶體的函數必須, 因此, 是可重新進入的並且不能在原子上下文中運行. 噹噹前進程睡眠, 核心採取正確的動作來定位一些空閑記憶體, 或者通過重新整理緩衝到磁碟或者交換出去一個使用者進程的記憶體.
GFP_KERNEL 不一直是使用的正確分配標誌; 有時 kmalloc 從一個進程的內容相關的外部調用. 例如, 這類的調用可能發生在中斷處理, tasklet, 和核心定時器中. 在這個情況下, 當前進程不應當被置為睡眠, 並且驅動應當使用一個 GFP_ATOMIC 標誌來代替. 核心正常地試圖保持一些空閑頁以便來滿足原子的分配. 當使用 GFP_ATOMIC 時, kmalloc 能夠使用甚至最後一個空閑頁. 如果這最後一個空閑頁不存在, 但是, 分配失敗.
其他用來代替或者增添 GFP_KERNEL 和 GFP_ATOMIC 的標誌, 儘管它們 2 個涵蓋大部分裝置驅動的需要. 所有的標誌定義在 <linux/gfp.h>, 並且每個標誌用一個雙底線做首碼, 例如 __GFP_DMA. 另外, 有符號代表常常使用的標誌組合; 這些缺乏首碼並且有時被稱為分配優先順序. 後者包括:

GFP_ATOMIC
用來從中斷處理和進程上下文之外的其他代碼中分配記憶體. 從不睡眠.

GFP_KERNEL
核心記憶體的正常分配. 可能睡眠.

GFP_USER
用來為使用者空間頁來分配記憶體; 它可能睡眠.

GFP_HIGHUSER
如同 GFP_USER, 但是從高端記憶體配置, 如果有. 高端記憶體在下一個子節描述.

GFP_NOIO
GFP_NOFS
這個標誌功能如同 GFP_KERNEL, 但是它們增加限制到核心能做的來滿足請求. 一個 GFP_NOFS 分配不允許進行任何檔案系統調用, 而 GFP_NOIO 根本不允許任何 I/O 初始化. 它們主要地用在檔案系統和虛擬記憶體代碼, 那裡允許一個分配睡眠, 但是遞迴的檔案系統調用會是一個壞注意.
上面列出的這些分配標誌可以是下列標誌的相或來作為參數, 這些標誌改變這些分配如何進行:

__GFP_DMA
這個標誌要求分配在能夠 DMA 的記憶體區. 確切的含義是平台依賴的並且在下面章節來解釋.

__GFP_HIGHMEM
這個標誌指示分配的記憶體可以位於高端記憶體.

__GFP_COLD
正常地, 記憶體 Clerk儘力返回"緩衝熱"的頁 -- 可能在處理器緩衝中找到的頁. 相反, 這個標誌請求一個"冷"頁, 它在一段時間沒被使用. 它對分配頁作 DMA 讀是有用的, 此時在處理器緩衝中出現是無用的.

__GFP_NOWARN
這個很少用到的標誌阻止核心來發出警告(使用 printk ), 當一個分配無法滿足.

__GFP_HIGH
這個標誌標識了一個高優先順序請求, 它被允許來消耗甚至被核心保留給緊急狀況的最後的記憶體頁.

__GFP_REPEAT
__GFP_NOFAIL
__GFP_NORETRY
這些標誌修改分配器如何動作, 當它有困難滿足一個分配. __GFP_REPEAT 意思是" 更儘力些嘗試" 通過重複嘗試 -- 但是分配可能仍然失敗. __GFP_NOFAIL 標誌告訴分配器不要失敗; 它盡最大努力來滿足要求. 使用 __GFP_NOFAIL 是強烈不推薦的; 可能從不會有有效理由在一個裝置驅動中使用它. 最後, __GFP_NORETRY 告知分配器立即放棄如果得不到請求的記憶體.

從下面的圖片中可以看出：